年产9千万片牛黄上清片提取车间工艺设计课程设计945826资料讲解.docx
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年产9千万片牛黄上清片提取车间工艺设计课程设计945826资料讲解
课程设计
题目：
年产9千万片牛黄上清片提取车间工艺设计
1．设计概述..............................3
2．工艺概述..............................3
1．牛黄上清片...............................3
1.1牛黄上清片简介及药效作用....................3
1.2牛黄上清片的处方..........................4
1.3牛黄上清片的制法...........................4
2.工艺简述...................................4
2.1牛黄上清片的前处理工艺......................5
2.1.1中药材的预处理..................................5
2.2工艺选择..................................5
2.2.1研磨及粉碎工艺的选择.......................5
2.2.2筛分工艺的选择................................8
2.2.3提取工艺的选择............................8
2.3工艺流程....................................13
2.3.1药材准备.....................................13
2.3.2具体提取流程.................................14
2.3.3提取过程工艺流程图...........................14
三、物料衡算.................................16
1生产制度..........................................14
2提取车间物料衡算.................................15
2.1连翘、薄荷、荆芥穗提取过程物料.................15
2.2其他药材提取物料衡算..........................19
四、设备选型................................................................22
1洗药设备.....................................22
2切药设备..................................23
3干燥设备..................................24
4粉碎设备..................................25
5提取设备1................................26
6浓缩设备..................................27
7提取设备2.................................27
五、设计评述................................................................28
六、参考文献................................................................29
一、设计概述
中药工业生产大致可以分为中药材预处理、中间制品（浸膏）与中药制剂三个部分。
一般有水提和醇提法两种。
再进行设计师要根据所提取的中药材的种类的不同而确定相应的提取方法。
由于许多中药提取是多品种小批量的生产，而且缺乏提取实验研究报告以及物料工艺参数，因此在设计方面存在许多困难。
在现有条件下，应首先从传统用药的经验出发，结合现代化学成分、药理等方面的研究资料，综合考虑浸提时所用的溶剂、方法和设备、并以临床效果作为重要依据，同时根据中药提取生产的许多共同点，进行能适应当前生产的粗放性的设计。
此次提取车间设计的主要内容包括：
1、工艺流程设计；2、物料衡算；3、设备选择和计算；4、车间布置；
二、工艺概述
1．牛黄上清片
1.1牛黄上清片简介及药效作用
牛黄上清片含有很多种中药材成分及辅料，其中药用成分包括牛黄、栀子、黄芩、黄连、黄柏、大黄、石膏、冰片、薄荷、菊花、荆芥穗、连翘、桔梗、川芎、赤芍、当归、甘草。
具有清热泻火，散风止痛。
用于热毒内盛、风火上攻所致的头痛眩晕、目赤耳鸣、咽喉肿痛、口舌生疮、牙龈肿痛、大便燥结。
1.2牛黄上清片的处方
参照【1】，1000片牛黄上清片（0.25g/片）的处方组成如下：
牛黄2g薄荷30g菊花40g荆芥穗16g白芷16g川芎16g
栀子50g黄连16g黄柏10g黄芩50g大黄80g连翘50g
赤芍16g当归50g地黄64g桔梗16g甘草10g石膏80g
冰片10g
1.3牛黄上清片的制法
参照【1】1000片牛黄上清片（0.25g/片）制法如下：
处方中十九味中药材，将牛黄、冰片研细；黄连、大黄粉碎成细粉，过筛；连翘荆芥穗、薄荷提取挥发油后，药渣加水煎一次，滤过；黄芪、栀子、桔梗、赤芍、当归地黄、石膏、甘草加水煎煮二次，每次二小时，滤过，合并滤液；黄柏、川芎、白芷照流浸膏剂与浸膏剂项下有渗漉法（附录17页）以70%乙醇为溶剂进行渗漉，收集漉液，回收乙醇。
菊花热浸二次，每次2小时，滤过。
合并以上各药液，减压浓缩成稠膏状加入黄连、大黄细粉及辅料适量，混匀，制成颗粒，60℃以下干燥，再兑入牛黄、冰片细粉。
喷以连翘等挥发油，混匀，压制成1000片，包糖衣，即得。
2.工艺简述
2.1牛黄上清片的前处理工艺
2.1.1中药材的预处理
中药是在中医药理论指导下用于疾病治疗和预防保健的天然来源药物。
中药采收之后一般需要进行预处理，已达到便于应用、贮存及发挥药效、改变药性、降低毒性、方便制剂等作用。
中药材前处理加工目的是生产各种规格和要求的中药材或饮片，同时也可为中药有效成分的提取与中药浸膏的生产提供可靠的保证。
中药材前处理加工是中药企业的基础加工环节，主要包括净制、切制、炮制等过程。
1.净制:
除去牛黄上清片处方中中药材的非药用部位和杂质等，清洗、净洗
2.切制：
用润药机将牛黄上清片的中药材润湿。
用切药机对根、茎、块、皮等药材进行的均匀切制。
3.干燥：
将中药材放入干燥器中，50℃干燥24h。
4.炮炙：
使用卧式滚筒炒药机滚炒。
5.粉碎；为加速药材有效成分的浸出或溶出，用粉碎设备将中药材粉碎到一定程度。
2.2工艺选择
2.2.1研磨及粉碎工艺的选择
（1）牛黄、冰片研细
牛黄：
性状该品多呈卵形、类球形、三角形或四方形等，大小不一，直径0.6～3（4.5）cm，少数呈管状或碎片。
表面黄红色至棕黄色，有的表面挂有一层黑色光亮的薄膜，习称“乌金衣”，有的粗糙，具疣状突起，有的具龟裂纹。
体轻，质酥脆，易分层剥落，断面金黄色，可见细密的同心层纹，有的夹有白心。
气清香，味苦而后甘，有清凉感，嚼之易碎，不粘牙。
研磨工艺：
本品体轻，质酥脆，质易飞扬，因其用量较少，可使用研钵进行研细，用研钵时需向乳钵内加微量清水，以便于研细，又可避免药沫飞扬，造成损失。
冰片：
性状为半透明似梅花瓣块状、片状的结晶体，故称“梅片”；直径0.1~0.7cm，厚约0.1cm；类白色至淡灰棕色，气清香，味清凉，嚼之慢慢溶化。
燃烧时无黑烟或微有黑烟。
研磨工艺：
此种药为结晶体，若须混合同用时，亦须单研,合研将溶融成稠液，不能研成细粉，，因其用量较少也使用研钵进行研细，研磨时易粘附在乳钵体内壁及研锤上可先用湿毛巾将乳钵湿润，则无此弊。
（2）大黄、黄连等药材的粉碎
大黄性状：
本品呈类圆柱形、圆锥形、卵圆形或不规则块状，长3～17cm,直径3～10cm。
除尽外皮者表面黄棕色至红棕色，有的可见类白色网状纹理及星点（异型维管束）散在，残留的外皮棕褐色，多具绳孔及粗皱纹。
，有的中心稍松软，断面淡红棕色或黄棕色，显颗粒性；
黄连性状：
药材多数聚集成簇，常常弯曲，形如鸡爪，习称“鸡爪连”，其单枝根茎长3-6厘米，直径0.3-0.8厘米。
表面粗糙，有不规则结节状隆起，有须根及须根残基。
节间表面平滑如茎杆，习称“过桥”。
其上部多残留褐色鳞叶，顶端常留有残余的茎或叶柄。
表面灰黄色或黄褐色。
质硬，断面不整齐，皮部橙红色或暗棕色，木部鲜黄色或橙黄色，呈放射状排列，髓部有时中空。
气微，味极其苦。
粉碎工艺
黄连和大黄质坚实，块硬，宜采用干法粉碎，且二者的性状相近，可以混合粉碎，节约时间，提高效率和机械的利用率。
因易于产生灰尘，所以采用封闭式粉碎能够保持环境干净，保证生产安全，以及不浪费物料。
综合考虑采用振动磨可以达到较好的效果，振动磨粉碎率高于98%，适用于高硬度，高韧性物料的粉碎，粉碎粒径可达2000目，粉碎温度易于调节，尺寸小，占地面积小，操作方便，可采取隔音或是消音措施降低噪音，再超细磨物料的粉磨工艺中能有效地细磨各种物料。
铁碾压碎物料，过粗筛（40目）后，装入振动磨粉碎至合乎规格的细粉后排出。
其他药材逗只需要粗碎后就可以进行提取，所以可以根据药材的性质，分别粉碎和混合粉碎，干法粉碎和湿法粉碎，通过调节振动磨的研磨介质和研磨时间，来达到粉碎要求。
2.2.2筛分工艺的选择
筛分是借助于筛网将粒度不均匀的松散物料分离为两种或是两种以上粒级的操作。
大黄和黄连为质轻，无粘性的药物，则可以选择振动筛粉机进行筛分，选用圆孔筛网的目数为100目的即可。
2.2.3提取工艺的选择
（1）牛黄上清片提取机理及方法
中药提取原理是将中药材中（细胞）的有效成分（绝大部分为植物细胞的次生代谢产物），通过浸润、溶解、扩散的过程，将其从细胞壁一侧的原生质中转至细胞另一侧提取溶剂中。
细胞是构成中药材的基本单元，为了使固体原药材中的有效成分被快速充分地从细胞中提取出来，中药材需经过预处理加工成中药饮片：
如切片、粉碎、研磨或加工成型。
通常采用的提取方法有水提醇沉法、碱提醇沉法、酶+热水浸提法、微波、超声波辅助提取法、发酵醇沉法、二氧化碳超临界萃取法等。
a水提醇沉法（水醇法）
系指在中药水提浓缩液中，加入乙醇使达不同含醇量，某些药物成分在醇溶液中溶解度降低析出沉淀，固液分离后使水提液得以精制的方法。
一般操作过程是：
将中药水提液浓缩至1︰1～1︰2（ml︰g），药液放冷后，边搅拌边缓慢加入乙醇使达规定含醇量，密闭冷藏24～48h，滤过，滤液回收乙醇，得到精制液。
该法采用水作为溶剂，具有价廉、无毒、操作安全等优点，其缺点是浸提时间长且提取率较低。
b酸碱提法
有些多糖适合用稀酸提取，并且能得到更高的提取率。
但酸提法只在一些特定的植物多糖提取中占有优势，目前报道的并不多。
而且即使有优势，在操作上还应严格控制酸度，因为酸性条件下可能引起多糖中糖苷键的断裂。
有些多糖在碱液中有更高的提取率，尤其是提取含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。
采用的稀碱多位为0．1mol／L氢氧化钠、氢氧化钾，为防止多糖降解，常通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。
同样，碱提优势也是因多糖类的不同而异。
与酸提类似，碱提中碱的浓度也应得到有效控制，因为有些多糖在碱性较强时会水解。
另外，稀酸、稀碱提取液应迅速中和或迅速透析，浓缩与醇析而获得多糖沉淀。
c生物酶提取法
酶技术是近年来广泛应用到有效成份提取中的一项生物技术，在多糖的提取过程中，使用酶可降低提取条件，在比较温和的条件中分解植物组织，加速多糖的释放或提取。
此外，使用酶还可分解提取液中淀粉、果胶、蛋白质等的产物，常用的酶有蛋白酶，纤维素酶，果胶酶等。
d超声提取法
超声波是一种高频率的机械波，其主要原理是利用超声波产生的“空化作用”对细胞膜的破坏，有利用植物有效成分的释放，而且之间的阻滞层，加大了传质效率，有助于溶质的扩散。
另外，超声波的热效应使水温基本在57℃，对原料有水浴作用。
超声波提取与传统的提取方法相比，有提取效超声波能形成强大的冲击波或高速射流，有效地减小、消除与水相率高、时间短、耗能低等优点。
超声提取的影响因素有：
超声时间、超声频率（一般低频中提取效率高，但也有例外）、料液比和温度等。
e微波提取
微波是频率介于300MHz和300GHz之间的非电离电磁波，微波提取的原理是微射线辐射于溶剂并透过细胞壁到达细胞内部，由于溶剂及细胞液吸收微波能细胞内部温度升高，压力增大，当压力超过细胞壁的承受能力时，细胞壁破裂，位于细胞内部的5有效成份从细胞中释放出来，传递转移到溶剂周围被溶剂溶解。
微波技术应用于植物细胞破壁，有效地提高了收率。
具有穿透力强、选择性高、加热效率高等特点。
影响微波浸提的主要因素为浸提时间、样品和提取溶剂的含水量，溶剂的介电常数和电导率（介电常数和电导率的溶剂对微波的吸收较好）、微波功率等。
但是由于微波泄漏对操作者影响很大，因而对设备的要求较高，这对微波的研究及应用带来了一定的困难。
f二氧化碳超临界萃取法
超临界流体（supercriticalfluid,SF）是指某种气体（液体）或气体（液体）混合物在操作压力和温度均高于临界点时，使其密度接近液体，而其扩散系数和黏度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体。
超临界流体萃取法（supercriticalfluidextraction,SFE）技术就是利用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的一种技术。
超临界流体萃取法的特点在于充分利用超临界流体兼有气、液两重性的特点，在临界点附近，超临界流体对组分的溶解能力随体系的压力和温度发生连续变化，从而可方便的调节组分的溶解度和溶剂的选择性。
超临界流体萃取法具有萃取和分离的双重作用，物料无相变过程因而节能明显，工艺流程简单，萃取效率高，无有机溶剂残留，产品质量好，无环境污染。
通常使用二氧化碳作为超临界萃取剂。
应用二氧化碳超临界流体作溶剂，具有临界温度与临界压力低、化学惰性等特点，适合于提取分离挥发性物质及含热敏性组分的物质。
但是，超临界流体萃取法也有其局限性，二氧化碳超临界流体萃取法较适合于亲脂性、相对分子量较小的物质萃取，超临界流体萃取法设备属高压设备，投资较大。
g煎煮法：
是将经过处理过的药材，加入适量的水加热煮沸，使其有效成分煎出的一种方法。
操作方法：
药材粗粉或切碎，加水适量，加热至沸，开始计时（并保持微沸），到时间后再过滤，放出煎煮
液，反复多次至煎液味淡为止。
h渗漉法：
渗漉是往药材粗粉中不断添加溶剂使其浸过药粉，从下端出口流出浸出液的一种方法。
（因其具有良好的浓度差，故提取效果优于浸渍法）
操作方法：
①湿润：
用配制好的溶剂拌匀，药材吸收溶剂后充分膨胀。
②装桶：
药材湿润一段时间后装入渗漉桶中（或多功能提取罐）。
③浸渍：
装桶后缓缓加入溶剂，至高出药面数厘米，加盖放置24-48时。
④渗漉：
浸渍时间到后，开始慢慢放出浸出液，并且往药粉上面及时添加溶剂。
i浸渍法：
是将中草药中的有效作用成分提取出来。
提取时将中草药溶解于溶剂中，以使其有效成分浸出。
选取溶剂时依照相似相溶原理。
但浸出率较低，如果用水溶解，提取液还会发霉变质，因此注意加入适当的防腐剂。
（2）提取挥发油的工艺选择
a.溶剂法：
利用挥发油的脂溶性，采用低沸点的亲脂性有机溶剂乙醚、石油醚提取。
由于乙醚等易燃、易爆等，故仅作为实验室方法。
b.机械压榨：
方法多用于含油量较高的新鲜原料中挥发油的提取，但提取不完全。
c.微波萃取技术：
是近年发展起来的从天然产物中提取香料的一种新技术。
通过比较水蒸气蒸馏法和CO超临界萃取法是相对安全、理想、适用的萃取方法。
但是CO超临界萃取设备造价投资高，操作维修复杂，不太适合于中药复方的提取，且此次设计中连翘、荆芥穗、薄荷需用量也不大，所以采用传统的水蒸馏提取法更加经济节约，设备要求低，操作也更加简单，所以连翘、荆芥穗、薄荷提取挥发油采用水蒸气蒸馏萃取的方法。
（3）提取工艺的确定
综上，本设计选择用水提法提取黄芪、栀子、桔梗、赤芍、当归地黄、石膏、甘草、菊花；用渗漉法提取黄柏、川芎、白芷使用水蒸气蒸馏法提取连翘荆芥穗、薄荷挥发油后，药渣用水提法提取。
2.3工艺流程
2.3.1药材准备
牛黄上清软片牛黄上清软片的制备方法,由下述重量配比的原料药制成：
人工牛黄2份、薄荷30份、菊花40份、荆芥穗16份、白芷16份、川芎16份、栀子50份、黄连16份、黄柏10份、黄芩50份、大黄80份、连翘50份、赤芍16份、当归50份、地黄64份、桔梗16份、甘草10份、石膏80份和冰片10份
2.3.2具体提取流程
（1）连翘、薄荷和荆芥穗的提取
将连翘、薄荷和荆芥穗经预处理混合,粉碎成粗粉,然后用水蒸气蒸馏法提取挥发油,过滤，剩下的药渣用10倍的水煎煮一次,滤过,弃渣
（2）黄芩、栀子、桔梗、赤芍、地黄、石膏、菊花和甘草的提取
将黄芩、栀子、桔梗、赤芍、地黄、石膏、菊花和甘草经预处理混合,粉碎成粗粉,向配料罐中加入10倍量于药材的水,加热并保温至50度；将三通阀切换至配料罐位置,将配料罐中的水泵入隔膜压滤机,至压滤液回流入配料罐时,在搅拌条件下向配料罐中加药粉,在90℃的条件下进行煎煮,煎煮完毕后,将三通阀切换至滤液贮罐位置进行隔膜压滤,收集压滤液；压滤完毕后,再将三通阀切换至配料罐位置,向配料罐中加入水,在90℃的条件下进行第二次隔膜压滤循环提取,之后将三通阀切换至滤液贮罐位置进行隔膜压滤,收集压滤液；压滤完毕后,启动隔膜压滤机的压榨程序,收集压榨液；合并两次压滤液和压榨液
（3）黄柏、当归、川芎和白芷的提取
将黄柏、当归、川芎和白芷经预处理混合,粉碎成粗粉,向配料罐中加入70%乙醇；将三通阀切换至配料罐位置,将配料罐中的70%乙醇泵入隔膜压滤机,至压滤液回流入配料罐时,在搅拌条件下向配料罐中加入步骤c1所得药粉,加毕,进行渗漉提取,然后用真空减压浓缩回收乙醇.
（4）合并提取液和浓缩液,减压凝缩至稠膏状。
（5）制剂
将人工牛黄和冰片研细,过筛,备用；将黄连和大黄粉碎成细粉,将提取C合并,浓缩成稠膏,加入黄连和大黄细粉,混匀,真空干燥成干浸膏,再粉碎成细粉,与人工牛黄和冰片细粉混合,过100目筛,再加入步挥发油以及药学上可接受的辅料,采用药剂学方法制成软材，制成湿粒，干燥后，压片即可。
2.3.3提取工艺流程图
三、物料衡算
1生产制度：
任务：
年产量9000万片，根据《部颁标准》处方中各味药材的量
压1000片需要净药材622g预处理损失按16.6%计算
年净药材处理量=622×9000×104/（1000×106）=55.98t
年预处理量=55.98/（1—16.6%）=67.12t
前处理车间：
年工作日255天，一天一班制，每班8小时。
提取车间：
年工作日255天，一天两班制，每班8小时。
2提取车间物料衡算
2.1连翘、薄荷、荆芥穗提取过程物料
查阅《中国药典》以及其他相关文献得到这十九味药材的最低含量或测得百分含量，如下表：
（%）
牛黄
冰片
黄连
连翘
荆芥穗
薄荷
栀子
桔梗
赤芍
大黄
1.05
96
3.3
0.15
6.28
0.4
1.5
0.1
6
0.8
当归
地黄
石膏
甘草
黄柏
川芎
白芷
菊花
黄芩
0.4
0.02
55
2.0
0.34
0.1
0.08
0.98
1.65
连翘荆芥穗薄荷的挥发油含量分别为：
1.29%3.33%1.8%
批生产处理的各味药材所需净药材量：
（kg）
牛黄
冰片
黄连
连翘
荆芥穗
薄荷
栀子
桔梗
赤芍
大黄
0.353
1.765
2.824
8.82
2.82
5.3
8.82
2.824
2.82
14.12
当归
地黄
石膏
甘草
黄柏
川芎
白芷
菊花
黄芩
8.82
11.28
14.18
1.765
1.765
2.82
2.82
7.06
8.82
药用成分提取量：
（g）
牛黄
冰片
黄连
连翘
荆芥穗
薄荷
栀子
桔梗
赤芍
大黄
3.7
1694.4
0.039
13.23
177.1
21.2
132.3
2.824
169.2
112.96
当归
地黄
石膏
甘草
黄柏
川芎
白芷
菊花
黄芩
35.28
2.256
7799
3.53
6.001
2.82
2.256
69.188
145.53
（1）衡算基准：
kg/批
（2）衡算范围：
每一个工作岗位作为一个衡算范围
（3）物料衡算示意
连翘、薄荷、荆芥穗提取过程物料衡算示意图
M水汽（100度）M挥发油+M水（100度）
中药材16.94kg
M提取液
M药渣
（4）已知1g药材吸水量为1g，浸提用水为药材的8倍，8.04kg提取液/药材.
蒸汽蒸馏得挥发油分别为8.82×1.29%、2.82×3.33%、5.3×1.8%，馏出时的组成0.3%，水汽为100kg
M挥发油=8.82×1.29%＋2.82×3.33%＋5.3×1.8%=0.285kg
M水（100℃）×0.3%=M挥发油 →M水（100℃）=86（kg）
已知提取的总出液系数：
8.04kg提取液／kg药材
M浓浸提液（100℃）=16.94×8.04=136.1976（kg）
Σ输入=Σ输出
16.94＋16.94＋16.94×8+100=M浓浸提液（100℃）+M挥发油
＋M水（100℃）+M药渣（100℃）
得：
M药渣（100℃）＝46.9174kg
提取液中固溶物含量分别为：
0.01323kg、0.1771kg、0.0212kg
Σ输入水量=Σ输出水量
16.94+16.94×8+100=M浓浸提液（100℃）－M固溶物＋M水（100℃）+M药渣含水
M药渣含水＝30.47393（kg）
提取物料衡算表
输入
输出
总量
可浸出物
挥发油
净药渣
水
总量
可浸出物
挥发油
净药渣
水
投入中药材
16.94
0.21153
0.285
16.44347
润湿药材用说
16.94
16.94
浸提用水
135.52
135.52
水蒸气
100
100
挥发油馏出物
86.285
0.285
86
浓浸提物
136.1976
0.21153
135.98067
药渣
46.9174
16.44347
30.47393
合计
269.4
0.21153
0.285
16.44347
252.46
269.4
0.21153
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